補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

& [2 K" U  K9 S" }4 Z; d材　質：
6 ]" e' R# ?( \5 {$ f　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！
7 w  o# g/ a' r
5 Z( f3 g1 d0 y0 Z( B* ~* f長　度：
2 Z3 _2 O9 k4 X# w1 k　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。
4 e8 {3 _) |, t& k
截面積：
7 G/ c8 e& O5 p　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。

  V+ k; ~( M8 h4 [溫　度：
　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。

二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

三、電阻的單位
8 ~8 i: U, ?% [! E; t8 G　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
& X* h" w9 r  `2 n: t8 p: }% Q
5 W' H1 J; x; m
( k- R$ t! f' i5 s2 U9 N! @1 \

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?


7 q, Z4 N  O2 H' a! d) ?
9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！

. i: W  Z& v: h9 P, O# T給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
) ?) u# u* ^" F4 A  h% \
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
1 @. @2 J  \! }# U& o
9 r& c+ c' W% U9 N/ H所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了

6 x8 R: l! t( I5 q; U　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

這有點難，要慢慢看喔！

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?

9 G4 G& c' d5 l+ w( R佑平

這個問題問得很好：

材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。
# N; A6 V- t8 k( b" J, w1 @. r5 H
+ ^) o5 B2 Q8 z7 J& O# C當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
4 m2 `1 e: e6 N  q* e
如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?

佑平

哈．．．，問得好！
4 }* C7 p6 Q: y% T
$ Q  K, z7 b% j9 r& j1 Z5 j為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
1 g2 Y/ ^! t3 u& K! y* r% v) V壓的差距）。
; r4 g5 X$ f1 C. S- U5 R' X
) O: R4 f. `5 c6 H& z& v舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
& ~0 _# }" G+ Y7 a老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

舉例來說：
１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

/ O  O' t2 b3 U" H) ^" G這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
6 @* u) u* G* ], h% H# E# U3 p發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
  _2 l1 r5 W3 K8 G8 z# L" z發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
8 L7 q1 Y1 v7 q- X" N4 H6 I0 i還能走嗎?

3 H1 ~; @, q3 B  A9 |4 k我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

跟據歐姆定律：
4 T% K* m+ _. x; I2 v% d' _
$ g- I9 C( h  g2 F　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
7 ]1 H0 A3 f5 z8 W　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
2 K% R4 N: `, c" J" P+ u　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
' x8 t% }+ H3 }- U
所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）
% P9 N3 Y7 _6 Q5 n
1 j/ P- W2 G  o3 U6 I) U　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
3 R' b' f! Q6 G. m; y
1 J; `, A: }2 Q+ k　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
1 N& g+ e/ G9 E; s9 \, C接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

6 D' n$ K0 @4 I% u, ]把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
! J7 b, i3 p, A5 ?+ D& @) T" j# W把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
2 K0 \* n/ Y% }1 x! a老師~~~
! T+ ^) S7 E! w8 X' L
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
; U& G+ t8 n& N; a對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
9 y" q1 _* f8 z) k! L7 i8 a並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
; T; @. ~9 F2 N對嗎?老師

9 C+ j2 S/ U% C
左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
) }( K8 g! A6 k  z. ], _# U) L右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。
. Q9 [+ w/ A+ V3 b1 l! E
回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。